CN108710428B

CN108710428B - 用于接口供电的方法及装置

Info

Publication number: CN108710428B
Application number: CN201810462309.0A
Authority: CN
Inventors: 张其连
Original assignee: Zhenshi Information Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Zhenshi Information Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2038-05-15
Also published as: CN108710428A

Abstract

本申请提供了一种用于接口供电的方法及装置，能够在对终端设备进行供电前先通过主芯片对从芯片进行识别和鉴权，在鉴权成功后增大供电电流对终端设备进行供电，并在鉴权失败的情况下切断对终端设备的供电电流，从而实现了对终端设备的短路情况的检测，在存在短路的情况下不对终端设备进行供电，从而能够避免短路引起的终端设备的高温损坏，提升了供电安全性，避免可能的火灾事故。

Description

用于接口供电的方法及装置

技术领域

本申请涉及终端供电领域，尤其涉及一种用于接口供电的方法及装置。

背景技术

要保障电子终端设备的正常工作，通常需要电子终端设备连接供电设备或向电子终端设备的蓄电池进行供电。以前，电子终端设备的供电接口与数据传输接口是独立的，随着技术的发展，将供电与数据交换线路组合到同一个接口中成为主流方案，当前的电子终端设备一般都提供标准化的接口以进行供电和数据传输。

电子终端设备使用的标准化接口大多数是USB接口，最新的USB接口标准包含5根信号线，用不同的颜色进行区分，其中红色线为Vbus线，用于提供电流，黑色线为GND线，用于信号接地，绿色线为D+线，为数据线(正)，白色线为D-线，为数据线(负)，ID信号线当前是保留信号线，可用于将来的扩展，线材颜色可定制以与其它信号线进行区分。

电子终端设备接口中的供电回路可能发生短路，在对该电子终端设备进行供电时可能会引起设备的高温损坏，甚至引起自燃等不可挽回的火灾事故，而当前缺少从外部对电子终端设备接口的短路情况进行检测的技术。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种用于接口供电的方法及装置，用以解决现有技术中难以从外部检测电子设备端供电接口短路的问题。

为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种用于接口供电的方法，该方法用于供电装置与终端设备之间的供电，其中，所述供电装置设有主芯片，所述终端设备设有从芯片，该方法包括：

所述供电装置与终端设备通过接口连接后，所述供电装置的主芯片控制供电回路中的电流的上限值为第一阈值，并向所述终端设备的从芯片发送鉴权信号；

所述终端设备的从芯片接收所述鉴权信号，并在确认所述供电回路正常时，向所述主芯片发送鉴权反馈信号；

所述供电装置的主芯片在接收到所述鉴权反馈信号后，调整供电回路中的电流的上限值为第二阈值，其中，所述第二阈值大于等于供电回路的正常供电电流值，所述第一阈值小于第二阈值。

进一步地，所述供电装置的主芯片向所述终端设备的从芯片发送鉴权信号之前，还包括：

所述主芯片对所述从芯片进行ID识别，其中，所述ID识别包括主芯片通过分压读取电压值。

进一步地，该方法还包括：

所述主芯片发送鉴权信号与所述从芯片发送鉴权反馈信号时使用的鉴权信号回路，与两者在进行ID识别时使用的ID识别信号回路为同一回路。

进一步地，该方法还包括：

所述主芯片发送鉴权信号与所述从芯片发送鉴权反馈信号时使用的鉴权信号回路，与所述接口的数据传输回路为相互独立回路。

进一步地，所述主芯片使用单总线协议发送鉴权信号，所述从芯片使用单总线协议发送鉴权反馈信号。

进一步地，该方法还包括：

在鉴权失败后，所述主芯片切断所述供电回路中的电流。

进一步地，鉴权失败包括如下一种或多种情况的组合：鉴权信号发送次数超过预设阈值或发送鉴权信号后在预设时间内未收到鉴权反馈信号。

进一步地，主芯片切断所述供电回路中的电流之后，还包括：

通过预设报警机制对用户进行提醒，其中，所述报警机制包括如下一种或多种的组合：亮灯或鸣声。

本申请的一些实施例还提供了一种用于接口供电的装置，其中，该装置包括主芯片和从芯片，所述主芯片设置在供电装置中，所述从芯片设置在终端设备中，该装置用于实现前述用于接口供电的方法。

本申请的一些实施例还提供了一种用于接口供电的设备，其中，该设备包括供电装置和终端设备，所述供电装置包括主芯片，所述终端设备包括从芯片，该设备用于实现前述用于接口供电的方法。

与现有技术相比，本申请提供的方案能够在对终端设备进行供电前先通过主芯片对从芯片进行识别和鉴权，在鉴权成功后增大供电电流对终端设备进行供电，并在鉴权失败的情况下切断对终端设备的供电电流，从而实现了对终端设备的短路情况的检测，在存在短路的情况下不对终端设备进行供电，从而能够避免短路引起的终端设备的高温损坏，提升了供电安全性，避免可能的火灾事故。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的一些实施例提供的一种用于接口供电的方法的流程图。

图2为本申请的一些实施例提供的一种用于接口供电的装置的连接示意图。

附图标记说明：1、终端设备，2、从芯片，3、主芯片，4、数据线，5、充电器，6、USB端口，7、VBUS信号线，8、ID信号线，9、GND信号线，10、VCHARGE信号线。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本申请的一些实施例提供了一种用于接口供电的方法，该方法用于供电装置与终端设备之间的供电，其中，所述供电装置设有主芯片，所述终端设备设有从芯片，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S101，所述供电装置与终端设备通过接口连接后，所述供电装置的主芯片控制供电回路中的电流的上限值为第一阈值，并向所述终端设备的从芯片发送鉴权信号；

步骤S102，所述终端设备的从芯片接收所述鉴权信号，并在确认所述供电回路正常时，向所述主芯片发送鉴权反馈信号；

步骤S103，所述供电装置的主芯片在接收到所述鉴权反馈信号后，调整供电回路中的电流的上限值为第二阈值，其中，所述第二阈值大于等于供电回路的正常供电电流值，所述第一阈值小于第二阈值。

该方案尤其适合用于通过供电装置对终端设备进行供电的场合，能够通过设置在供电装置的主芯片对设置在终端设备的从芯片进行鉴权，在鉴权过程未完成时主芯片将向从芯片供电的电流限制为小电流，在鉴权成功后才将向从芯片供电的电流提升为正常的供电电流，如果鉴权失败则切断供电电流，从而实现对终端设备电路短路的检测和保护。

该终端设备可以包括移动终端设备或智能穿戴设备，移动终端设备可包括但不限于诸如手机、平板电脑、笔记本电脑等移动式终端；智能穿戴设备可以包括但不限于如智能手表、智能眼镜、智能手环等智能产品。终端设备可对外提供标准化的硬件接口，优选为USB接口，以对其进行供电或进行数据传输。

供电装置用于对终端设备进行供电，供电装置的一端连接电源，另一端与终端设备进行连接，通常为了方便供电装置和终端设备的连接，两者通过接口进行连接，优选地，采用标准化接口进行连接。供电装置可包括变压装置，用于将电源电压转换为供电装置提供的额定电压，还可以包括供电线，该供电线可包括用于同终端设备连接的标准化接口，优选为USB接口，可同时用于终端设备的供电和数据的传输。一种优选的方案如将从芯片设置在供电线上，通过在供电线上设计一个小型PCB，即可实现将从芯片贴装在供电线中。

本申请的一些实施例中，供电装置中设有主芯片，终端设备中设有从芯片，在此，主芯片是主动发起鉴权的一方，从芯片是接收鉴权信息并进行反馈的一方。通过主芯片与从芯片的鉴权交互，能够确定终端设备的供电回路是否存在短路情况，如果存在短路情况则主芯片将供电装置的输出电流进行切断。主芯片与从芯片之间鉴权交互可采用多种方案，例如一种方案可使用纯硬件的方式实现两者之间的交互，不存储鉴权相关数据，只需根据硬件协议的要求在芯片设计时自定义交互方式，该方案芯片设计简单，成本较低，但不能持久保存数据；另一种方案可将鉴权相关数据存储在芯片内部，这种方案会导致芯片设计复杂，成本较高，但是能实现数据的持久化存储。本申请的一些实施例中采用前一种方案，不存储鉴权相关数据，更加方便快捷。

主芯片和从芯片通过PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)设置在对应装置中，PCB采用表面贴装技术加工工艺贴装在供电装置或终端设备的主板上。主芯片和从芯片均与对应的接口连接，在连接时芯片的信号线与对应接口的信号线一一对应连接，主芯片和从芯片的信号线至少包括电源线(VCC线或Vbus线)和地线(GND线)，在本申请的一些实施例中，主芯片和从芯片对应的接口优选为USB接口，USB接口中可包含ID信号线，主芯片和从芯片也可包含与该USB接口对应的ID信号线。

在步骤S101中，供电装置与终端设备通过接口连接，接口为标准化的接口，同一类型的标准化接口可具有不同的形状，但是具有相同的信号线，因此在相互连接时能实现信号线的一一对应连接。在此，供电装置与终端设备连接时，供电装置可向终端设备进行供电，亦即供电装置已经与电源进行了连接，供电装置可向外输出供电电流了。

供电装置通过其对应的接口向终端设备的接口输出电流，终端设备的接口再向从芯片提供工作电流。由于终端设备的接口的短路情况未知，如果直接向终端设备的接口输出正常的供电电流，有可能在接口短路的情况下产生高温引起终端设备损坏，因此刚开始不能向终端设备的接口输出正常供电电流，但是输出电流也不可过小，否则从芯片会因为电流不足也无法正常工作。设置在供电装置中的主芯片可对供电装置的输出电流进行控制，即将供电回路中的电流限定在某个上限值以内，这个上限值即为第一阈值，供电回路中的电流不会超过第一阈值的大小，第一阈值是一个很小的电流值，如10Ma。通过限制供电回路中的电流上限值，能保证电流即使波动也是在该上限值以内的很小范围内波动，该电流既能保证从芯片的正常上电激活，也能保证在终端设备接口短路的情况下不会产生很高的温度。本申请的一些实施例中，通过主芯片对电流大小进行控制可采用多种方案，一种优选方案如将供电装置的Vbus回路(即供电回路)经过主芯片，由主芯片通过内部的限流电路对流经自身的电流进行控制和限流。

主芯片将供电回路中的电流限制为第一阈值后，即可开始对从芯片的鉴权过程，主芯片通过连接的接口向终端设备的从芯片发送鉴权信号。

优选地，主芯片向从芯片发送鉴权信号之前，还可先对从芯片进行ID识别，通过ID识别方式，从芯片获得主芯片的供电并启动工作状态，准备进行下一步的鉴权过程。在本申请的一些实施例中，主芯片对从芯片进行ID识别可采用多种方案，一种优选的方案是在从芯片中设计一个指定值的电阻，主芯片通过分压读取到不同的电阻值，通过电阻值识别出从芯片。

在步骤S102中，终端设备的从芯片接收主芯片发送的鉴权信号，并在确认所述供电回路正常时，向主芯片返回鉴权反馈信号。在此，从芯片从与其连接的终端设备接口接收来自主芯片的鉴权信号，并对接收到的鉴权信号进行相应处理，确定自己收到的是正确的鉴权信号，如果是正确的鉴权信号，说明终端设备的接口供电回路正常，因此根据鉴权信号产生相应的鉴权反馈信号，并返回给主芯片。

本申请的一些实施例中，主芯片发送鉴权信号与从芯片发送鉴权反馈信号时使用的鉴权信号回路，与两者在进行ID识别时使用的ID识别信号回路为同一回路。该鉴权信号回路包括主芯片的鉴权信号线、从芯片的鉴权信号线和相互连接的接口中的信号线，其中，该接口中的信号线为相互连接的相同类型信号线。通常情况下，数据信号的交换至少需要两根信号线，本申请的一些实施例通过在一根同类型信号线上传输主芯片发送的鉴权信号和从芯片返回的鉴权反馈信号，减少了用于进行数据交换的信号线数量，简化了数据交换的过程。优选地，接口可为USB接口，鉴权信号回路可包括USB接口中的ID信号线(这里的ID信号线未与其它信号线连接)，主芯片发送的鉴权信号通过对应USB接口中的ID信号线传输到从芯片，从芯片返回的鉴权反馈信号通过终端设备的USB接口中的ID信号线传输到主芯片。由于当前的USB接口中的ID信号线为保留信号线，并未实际使用，因此通过ID信号线传送鉴权信号和鉴权反馈信号，能避免其它数据的干扰，提高了鉴权的效率。

同时，将鉴权信号回路与两者进行ID识别时使用的ID识别信号回路进行复用，实现了同一回路的分阶段使用，避免增加额外的回路，降低了电路设计的难度，充分利用了接口的现有资源，提高了电路使用率。

本申请的一些实施例中，鉴权信号回路与接口的数据传输回路为相互独立的回路，即鉴权相关信号的传输并不使用接口中专门用于数据传输的回路，通过将鉴权信号回路与接口的数据传输回路分开，可以有效避免不同信号数据切换的逻辑混乱问题，从而降低数据传输的错误率，提高数据传输的效率。优选地，鉴权信号回路中接口为USB接口时，鉴权相关信号的传输不使用USB接口中的绿色线(即D+信号线)和白色线(即D-信号线)，而是使用其中的ID信号线进行传输。

主芯片发送鉴权信号和从芯片发送鉴权反馈信号所使用的传输协议可使用多种协议，优选地，主芯片和从芯片使用单总线协议来发送鉴权相关信号。单总线(one-wire)协议是一种外围串行扩展总线技术，单总线协议可在单根信号线上使用，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。本申请的一些实施例中，主芯片与从芯片间鉴权信号的传输使用单总线协议，可以简化信号传输回路的设计。

在步骤S103中，主芯片在接收到从芯片返回的鉴权反馈信号后，对供电回路中电流的上限值进行调整，将电流上限值调整为第二阈值，以向终端设备进行正常的供电。在此，主芯片能正常接收到从芯片返回的信号，说明终端设备接口的供电回路和鉴权信号回路都处于正常工作状态，不存在短路的情况，因此可以向终端设备进行正常供电，这里的供电既可以是终端设备中电池电量充足情况下的供电，也可以是终端设备中电池电量不足情况下对电池的充电。第二阈值通常是大于等于供电装置的供电回路的正常供电电流值，其远大于前述的第一阈值。

前述鉴权过程可能会失败，例如，主芯片发送的鉴权信号在信号传输过程中丢失而未被从芯片接收到，或从芯片返回的鉴权反馈信号由于校验错误被主芯片丢弃等。为区分鉴权过程的失败是由于偶然因素引起还是由回路短路引起，同时也为了提高鉴权效率，避免长时间的等待，本申请的一些实施例提供了鉴权失败的判断机制，该判断机制可以是超时、重复发送或两者的结合，例如主芯片可在发出鉴权信号后等待一段时间，并在等待时间超出预设的等待时间阈值而还没有收到反馈信号后，再重新发送鉴权信号并等待反馈，如果信号重新发送的次数超过预设的次数阈值仍然没收到反馈信号，则认为鉴权失败。

主芯片在确定鉴权失败后，将供电电路中的电路切断，即不再向对应接口的电源信号线进行供电，以避免向终端设备中已经短路的电路供电而导致损坏程度的恶化。

优选地，主芯片切断所述供电回路中的电流之后，还可以通过报警机制对用户进行提醒，报警可采用多种方式，例如亮灯、鸣声或两者的组合等。用于报警提醒的灯、蜂鸣器灯器件可贴装在设置在供电装置中的PCB板上。

本申请的一些实施例还提供了一种用于接口供电的装置，其中，该装置包括主芯片和从芯片，所述主芯片设置在供电装置中，所述从芯片设置在终端设备中，该装置用于实现前述用于接口供电的方法。图2示出了本申请的一些实施例提供的一种用于接口供电的装置，从芯片2设置在终端设备1中，供电装置包括数据线4和充电器5，主芯片3设置在数据线4中，终端设备1和数据线4各有一个USB端口6，两个USB端口6可相互连接，端口的VBUS信号线5、ID信号线8和GND信号线9对应连接，充电器5的VCHARGE信号线10作为VBUS线向主芯片3进行供电，主芯片3的GND信号线与充电器5的地线连接。

综上所述，本申请的一些实施例提供的方案能够在对终端设备进行供电前先通过主芯片对从芯片进行识别和鉴权，在鉴权成功后增大供电电流对终端设备进行供电，并在鉴权失败的情况下切断对终端设备的供电电流，从而实现了对终端设备的短路情况的检测，在存在短路的情况下不对终端设备进行供电，从而能够避免短路引起的终端设备的高温损坏，提升了供电安全性，避免可能的火灾事故。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。

Claims

1.一种用于接口供电的方法，该方法用于供电装置与终端设备之间的供电，其中，所述供电装置设有主芯片，所述终端设备设有从芯片，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述供电装置的主芯片向所述终端设备的从芯片发送鉴权信号之前，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，该方法还包括：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该方法还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主芯片使用单总线协议发送鉴权信号，所述从芯片使用单总线协议发送鉴权反馈信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：

在鉴权失败后，所述主芯片切断所述供电回路中的电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，鉴权失败包括如下一种或多种情况的组合：鉴权信号发送次数超过预设阈值或发送鉴权信号后在预设时间内未收到鉴权反馈信号。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，主芯片切断所述供电回路中的电流之后，还包括：

通过预设报警机制对用户进行提醒，其中，所述预设报警机制包括如下一种或多种的组合：亮灯或鸣声。

9.一种用于接口供电的装置，其中，该装置包括主芯片和从芯片，所述主芯片设置在供电装置中，所述从芯片设置在终端设备中，该装置用于实现权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种用于接口供电的设备，其中，该设备包括供电装置和终端设备，所述供电装置包括主芯片，所述终端设备包括从芯片，该设备用于实现权利要求1至8中任一项所述的方法。